观点丨发展化学储能有助于解决“弃风”“弃光”难题

来源：广东省电机工程学会

化学储能不受地理、气候条件的限制，规模可大可小，特别是其能量转换效率高达80%甚至90%以上，且伴随技术进步，价格不断下降，是可再生能源高效利用的利器，可用以彻底解决“弃风”、“弃光”问题，在未来能源体系中占有十分重要的位置。

但是，由于认识上的不足、火电产能严重过剩、节能减排观念淡薄等因素，化学储能在我国并没有得到应有的重视和恰当的使用，这一问题日渐突出。

亟待消除化学储能偏见

现在，仍有部分电力系统人士认为，“应用化学储能代价太大，一度电经过化学储能要加价4-6元”，这已是一种过时的观念。实际上，随着技术发展，化学储能的成本已大幅下降。

近五年来，铅炭电池寿命延长了好几倍，磷酸铁锂电池的寿命延长至万次，价格降到了几年前的1/5，两个因素叠加，电池的使用成本已大幅下降。

当前，无论是锂离子电池还是铅炭电池,储能一度电的加价约为0.3元左右。在峰谷电价有合理差别情况下，将谷电（包括“三北”风电）通过化学储能时移至用电高峰期，对发电、输电、用电各个环节都有好处。

回收是化学储能电池产业链的重要一环，只要精准施策，其回收处置完全可以做好，从而避免对环境的污染。

总之，不能因为个别历史遗留问题，影响对化学储能积极作用的评价。

不同化学储能技术各有优劣

目前技术上来看，应用较多的储能电池有铅炭电池、锂离子电池和液流电池。

铅炭电池安全性有保障。储能应把安全性放在第一位。以水溶液为电解液的铅炭电池不含可燃物，安全性有保障。

工信部将铅炭电池列入“强基工程”支持企业发展，形成了规模化产能。2016年-2017年，相关主管部门先后四次发文鼓励铅炭电池发展：国家发改委、国家能源局发布《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》；国家发改委、工信部、国家能源局发布《中国制造2025—能源装备实施方案》；工信部发布《轻工业发展规划(2016-2020年)》；国家发改委、财政部、科技部、工信部、国家能源局发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》。

目前，我国有小至几十千瓦时、大至百兆瓦时的20多个铅炭电池储能电站，已安全运行多年。

我国铅炭电池不仅应用在国内的储能电池，也应用在德国等海外的调频电站中，运行良好。在国外，“古老”“落后”“污染”不是铅炭电池的标签。

锂离子电池储能有利也有弊。锂离子电池具有比能量高、循环寿命长等特点，近年来，受益于电动汽车的拉动，其价格迅速下降，并广泛应用于信息技术、航空航天及储能领域。引人注目的是，韩国建立了几百个以三元材料为正极的锂离子电池储能电站，单站规模达十兆瓦时级。因此，我国也有人士认同此技术路线，用三元锂离子电池建储能电站。

数据显示，从2017年8月到2019年5月，韩国共发生23起储能电站火灾，甚至还引发爆炸。尽管关于火灾的调查结果未指向任何一家涉事企业，甚至认为主要起因并非三元锂电池。但不可否认的是，大火燃烧的是电池中的有机电解液，蔓延的大火令电站损失严重。因此，锂离子电池用于大规模储能电站，应该慎重。

相比之下，铅炭电池更安全，其没有可燃的有机溶剂，即使电气系统出现了问题，也不会引发大火、遭受电站烧毁的重大损失。磷酸铁锂电池不易产生助燃的氧，安全性高；且磷酸铁锂电池寿命长，使用成本低，可在一定规模的储能电站中使用。

各种体系的液流电池竞相发展。液流电池安全性高，寿命很长；体系繁多，各有千秋。

我国全钒液流电池发展较快，技术最为成熟。但是，近几年钒价上涨太快，导致全钒液流电池竞争力急剧下降。锌镍单液流电池也因镍价高涨而遭遇同样命运。

铬铁液流电池以便宜的铁和铬做活性材料，且用廉价的阳离子作为交换膜，成本较低，现在，国家电投集团正在开展工程放大研究,用这一技术发展大规模储能前景可期。

需要注意的是，液流电池实际上是一个电化工厂，与通常生产化学产品的化工厂不同，其产品是直流电，运行要比固定电解液的储能电池复杂得多，运行成本相对较高。因此，需要通过缜密的经济可行性分析加以选择。

化学储能竞争力可期

目前，已建成的化学储能站规模达百兆瓦时，在此基础上再逐渐扩大规模至千兆瓦时（即百万千瓦时）应不存在技术难题。化学储能电站造价目前大致可控制在1200元人民币/千瓦时，与抽水蓄能电站造价（6800-7000元/千瓦,6小时发电）相当；但其选址的灵活性、快速响应性等优势，则是抽水蓄能电站所不及。因而，可在不同场合，实现两者的优势互补。 

化学储能电站因能量转换效率高（以85%计），与抽水蓄能电站（能量转换效率以70%计）比，运行经济效益将高出约20%（进、出电价均分别按0.3元和1.0元计）。较短的投资回收期完全可以弥补其寿命稍短的不足。

我们专为大规模储能电站研制新型水系电池，其比能量接近锂离子电池，但安全性优势明显；价格接近铅炭电池，但环保性优势明显；寿命接近液流电池，但方便性优势明显。目前，工作已有显著进展，正择机融资扩大研制规模。

此外，我们已研制出一种塑铅复合板栅，其重量仅为相同尺寸铅板栅的47%。使用该板栅，铅酸电池生产流程不需变动，电池用铅量减少，比能量提高30%，成本显著下降，其储能竞争力将相应上升。

【来源】中国能源报 杨裕生（作者系中国工程院院士）

【编辑整理】广东省电机工程学会

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